本文關(guān)鍵詞：玉米CT38對(duì)石油污染土壤的修復(fù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石油的生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過(guò)程都可能對(duì)土壤造成不同程度的污染，據(jù)國(guó)家土壤質(zhì)量調(diào)查報(bào)告，石油烴已經(jīng)成為土壤中的主要有機(jī)污染物，采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)修復(fù)石油污染土壤成為學(xué)者們不斷追求的目標(biāo)。針對(duì)我國(guó)人多地少、土壤中低度污染突出的問(wèn)題，利用分布廣、易生長(zhǎng)、生物量大的能源和經(jīng)濟(jì)作物開(kāi)展生態(tài)修復(fù)具有“邊生產(chǎn)-邊修復(fù)”的明顯優(yōu)勢(shì)。本研究選擇課題組前期篩選到的對(duì)重金屬污染土壤具有“邊生產(chǎn)邊修復(fù)”能力的玉米品種CT38作為修復(fù)植物，通過(guò)開(kāi)展盆栽實(shí)驗(yàn)，考查玉米對(duì)石油污染土壤的適應(yīng)能力和對(duì)石油烴的去除效果，通過(guò)與表面活性劑的耦合作用，強(qiáng)化玉米對(duì)土壤石油烴的去除效果并研究其作用機(jī)制，從玉米對(duì)多環(huán)芳烴吸收機(jī)理的角度出發(fā)，探討利用玉米進(jìn)行石油污染土壤修復(fù)的同時(shí)生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品的可行性，，以期為石油復(fù)合污染土壤的“邊生產(chǎn)-邊修復(fù)”提供理論參考和技術(shù)支撐。論文取得的主要成果如下： （1）將玉米CT38種植在0、2600、3700、6500、17800和48800mg kg-1的系列濃度石油污染土壤中，通過(guò)監(jiān)測(cè)玉米生長(zhǎng)狀況及生理狀態(tài)，考查玉米對(duì)石油污染土壤的適應(yīng)能力。結(jié)果表明：隨著土壤石油濃度增大，玉米葉綠素和蛋白質(zhì)含量，營(yíng)養(yǎng)元素鉀、鈉和鈣等離子含量顯著降低，但葉片蒸騰速率、水分及其他營(yíng)養(yǎng)元素含量沒(méi)有發(fā)生顯著變化。當(dāng)土壤石油含量低于6500mg kg-1時(shí)，玉米葉面積與空白比較沒(méi)有顯著性差異，說(shuō)明玉米CT38對(duì)中低濃度石油污染土壤具有較好的適應(yīng)能力，適合在該濃度下開(kāi)展修復(fù)工作。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，土壤石油污染可導(dǎo)致玉米氣孔長(zhǎng)度和密度變小，說(shuō)明玉米可通過(guò)生理調(diào)節(jié)減少對(duì)污染物的吸收，提高對(duì)石油烴污染土壤的耐受能力。通過(guò)相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)氣孔長(zhǎng)度與鉀離子、葉綠素和蛋白質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r分別達(dá)到0.92、0.94和0.85，說(shuō)明氣孔變化可能導(dǎo)致光合作用與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收的下降。 （2）基于以上研究結(jié)果，將玉米CT38種植在0、973、2174、3047和6373mg kg-1等中低濃度石油污染土壤中進(jìn)行60天的盆栽實(shí)驗(yàn)，考查種植玉米對(duì)土壤石油烴的去除效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)土壤石油濃度為2147mg kg-1時(shí)，對(duì)玉米CT38具有低劑量刺激效應(yīng)，玉米株高、莖粗和干重明顯高于其他處理，同時(shí)葉片抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）和抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）等活性低于其他處理，說(shuō)明較低石油濃度能促進(jìn)玉米植株的生長(zhǎng)，增強(qiáng)其對(duì)污染土壤的抗逆能力，使土壤總石油烴去除率高達(dá)72.84%，明顯高于相應(yīng)對(duì)照組的31.25%。其它處理中種植玉米的土壤石油烴去除率為52.21%-64.88%，而相應(yīng)對(duì)照組僅為25.85%-34.22%。土壤石油烴的分析表明，飽和烴含量從修復(fù)前的60%降低到修復(fù)后的36%，而難降解的芳烴、瀝青質(zhì)及極性物質(zhì)含量比例顯著增加。深入比較發(fā)現(xiàn)，碳鏈≤22的正構(gòu)烷烴更容易降解，且其中的奇數(shù)碳較偶數(shù)碳易于降解。利用可指示正構(gòu)烷烴來(lái)源的碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)（CPI）對(duì)玉米葉片的烷烴進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)CPI值隨土壤石油濃度的增大而減小，表明玉米葉片吸收了部分石油烷烴成分。另外，萘、苊、芴、菲、蒽、熒蒽和芘等多環(huán)芳烴的測(cè)定結(jié)果表明玉米地上部積累的菲含量較高，達(dá)到2.30-4.92μg g-1，其他多環(huán)芳烴含量均小于1μg g-1，且無(wú)污染土壤玉米地上部2-3環(huán)多環(huán)芳烴含量高于污染土壤中玉米的含量，說(shuō)明這部分多環(huán)芳烴主要通過(guò)葉片從空氣進(jìn)入玉米并受到氣孔變化的影響，導(dǎo)致生長(zhǎng)于污染土壤中的玉米吸收積累減少。綜上所述，玉米CT38在中低濃度石油污染土壤中具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，對(duì)土壤中的石油烴去除效果較好，并可通過(guò)葉片氣孔的調(diào)節(jié)，減少對(duì)多環(huán)芳烴的吸收，利用其進(jìn)行石油污染土壤實(shí)地修復(fù)具有明顯優(yōu)勢(shì)。 （3）將化學(xué)合成、微生物產(chǎn)生和植物提取等3種不同來(lái)源的表面活性劑以10000mg L-1的溶液添加到土壤中，以強(qiáng)化玉米對(duì)土壤石油烴的修復(fù)效果，結(jié)果表明：天然表面活性劑大豆卵磷脂和生物表面活性劑鼠李糖脂在土壤中的添加可顯著提高土壤微生物數(shù)量，促進(jìn)土壤石油烴的去除，使得土壤石油烴去除率分別比無(wú)表面活性劑添加處理提高19%和12%，而化學(xué)表面活性劑吐溫80的添加對(duì)土壤石油烴的去除沒(méi)有明顯促進(jìn)作用。另外，表面活性劑在土壤中的添加對(duì)玉米的生長(zhǎng)沒(méi)有造成明顯的影響，對(duì)多環(huán)芳烴在玉米根、莖和葉的積累沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的促進(jìn)作用。因此，利用玉米CT38耦合生物來(lái)源表面活性劑鼠李糖脂或大豆卵磷脂均可提高土壤石油污染的修復(fù)效果，該技術(shù)方便實(shí)用，環(huán)境友好，可在實(shí)地污染土壤的場(chǎng)地修復(fù)中廣泛應(yīng)用。 （4）將玉米CT38種植在含菲（4.1mg kg-1）和芘（37mg kg-1）污染土壤中，結(jié)合表面活性劑的使用，考查菲、芘在土壤中的去除以及在玉米中的積累分配情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，表面活性劑鼠李糖脂和曲拉通100的添加促進(jìn)土壤菲和芘的去除，但對(duì)玉米根和葉積累的多環(huán)芳烴沒(méi)有產(chǎn)生明顯影響。菲和芘在玉米各器官（根、莖、葉、花和籽實(shí)）的積累沒(méi)有受到其脂質(zhì)含量的顯著影響，受特殊結(jié)構(gòu)玉米苞葉的保護(hù)作用，玉米籽粒菲和芘的含量分別為21和0.9ng g-1，明顯低于其他器官，經(jīng)過(guò)毒性當(dāng)量換算比較分析，認(rèn)為籽粒中的多環(huán)芳烴含量符合我國(guó)以及歐洲對(duì)安全食品多環(huán)芳烴含量的限量要求。因此，利用玉米CT38進(jìn)行多環(huán)芳烴污染土壤修復(fù)可獲得安全的農(nóng)產(chǎn)品。 （5）通過(guò)水培實(shí)驗(yàn)考查玉米對(duì)菲和芘的吸收途徑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)于污染水溶液的玉米葉片吐水中可檢測(cè)到菲和芘，而在無(wú)污染水溶液生長(zhǎng)的玉米葉片吐水中沒(méi)有檢測(cè)出菲和芘，說(shuō)明菲和芘可通過(guò)蒸騰流從根系遷移到地上部，但污染物存在時(shí)玉米的蒸騰速率明顯降低。玉米根系和葉片污染物含量分析結(jié)果表明，菲主要通過(guò)玉米葉片吸收，而芘則主要是通過(guò)玉米根系吸收。 （6）在密閉裝置中進(jìn)行玉米水培實(shí)驗(yàn)，探討玉米根系、葉片對(duì)菲和芘的吸收、遷移情況。結(jié)果表明：菲和芘被根系吸收后，可向上遷移，遷移系數(shù)分別為0.43和0.15；菲和芘被葉片吸收后，可向下遷移，遷移系數(shù)為0.39和0.62，說(shuō)明芘較菲趨向于在根系集中。在無(wú)污染水溶液中玉米活體葉片積累的菲含量為1.4μg g-1，而離體葉片積累的菲含量?jī)H為0.41μg g-1，說(shuō)明氣孔開(kāi)放對(duì)菲葉片吸收的貢獻(xiàn)率達(dá)到71%，氣孔是玉米葉片吸收菲的主要途徑。 本研究通過(guò)開(kāi)展玉米CT38對(duì)石油污染土壤的修復(fù)研究，探討玉米吸收多環(huán)芳烴的機(jī)理，認(rèn)為將玉米種植結(jié)合生物表面活性劑的添加應(yīng)用于實(shí)地污染土壤修復(fù)，可以獲得安全的農(nóng)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)“邊生產(chǎn)-邊修復(fù)”的目的。

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